一种海缆锚害监测方法、装置、电子设备及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术实施例涉及一种海缆锚害监测的方法、装置、电子设备及存储介质，海缆中的光纤搭建为对称式MZI结构，该方法包括：获取振动事件产生的第一振动信号和第二振动信号，所述第一振动信号和所述第二振动信号为相似信号；确定所述第一振动信号和所述第二振动信号的时间差；基于所述时间差，若确定所述振动事件发生在海上，则根据所述第一振动信号的频率、所述第二振动信号的频率，及预设频率阈值，确定所述振动事件是否是疑似锚害事件。通过该方式，无需复杂的调制、解调技术，也不需要大量的数据存储及处理，因此响应速度很快，更适合对海缆锚害事故进行监测及预警，且成本低廉易于推广实施。广实施。广实施。

【技术实现步骤摘要】
一种海缆锚害监测方法、装置、电子设备及存储介质


[0001]本专利技术实施例涉及海缆监测
，尤其涉及一种海缆锚害的监测方法、装置、电子设备及存储介质。

技术介绍

[0002]首先对现有技术中的缩写及其定义进行说明：
[0003]OTDR(optical time
‑
domain reflectometer)：光时域反射计；
[0004]ROTDR：拉曼光时域反射计；
[0005]BOTDR/A：布里渊光时域反射计/分析仪；
[0006]DAS：分布式声波传感；
[0007]MZI：对称式马赫
‑
泽德尔干涉仪。
[0008]近年来，随着海岛经济的迅速发展，以及海上风力发电、石油平台等大规模开发，海底电缆的敷设数量快速增加，业已成为海岛经济、海洋科技等产业发展和提升的“生命线”。与此同时，海缆出现问题的频率及经济受损程度呈逐年上升的趋势。由于海底电缆埋设区域经常有船只活动，因渔船捕鱼作业和船舶抛锚引起的外力损伤导致的事故率最多，据统计约占95％。而传统以电学传感为主的监测方式不能满足海缆全天候、无盲区的监测需求，因此需要采用全新的技术手段，对海缆状态进行实时监测预警，以保障其安全运行。
[0009]为同时兼顾能量传输与信息通信，光电复合海缆在新敷设的海缆中的比例逐年增加。另一方面，随着光纤技术的不断成熟，光纤器件的性价比持续提升，这逐渐将光纤传感技术从理论研究推向实际应用。在OTDR和ROTDR技术的基础上，BOTDR/A和DAS等分布式光纤传感技术逐渐成为高校、企业研究与应用的热点。上述技术利用光纤中前向传输光脉冲产生的散射信号测量光纤沿线的衰减、温度、应变、振动信息，具有不受电磁干扰、本征绝缘、适应恶劣环境、测量距离长、范围广、测量精度高、实时性好等优点，已逐渐应用于石油、土木工程、航空航天等领域。光电复合海缆工作的电压高、电流大、距离长、运行环境恶劣，而其内部的单模光纤正好可作为光纤传感器，无需额外敷设其他器件便可实现分布式传感，具有其他技术无可比拟的优势，发展潜力十分巨大。
[0010]当前，基于分布式光纤传感技术进行海缆状态监测的研究主要集中在BOTDR/A，如2007～2009年，蒋奇、杨黎鹏先后利用BOTDR三相海底电缆内部温度变化和外力变化，进行了相应的温度和应变实验，证明了利用BOTDR进行海底电缆温度和应变监测的可行性；2009年，田培根等人在研究锚害对海底光缆线路的安全威胁及应对措施后，建议采用基于布里渊散射特性的BOTDR完成光纤的应变特性监测；2012年，陆董等人建立了XLPE绝缘高压海底电缆的有限元模型，分析了利用分布式光纤传感器监测高压海底电缆时，海缆受外力损坏过程中内部物理量的变化；同年，李高建等人利用地理信息系统和BODTR原理建立分布式海底电缆监测软件系统，定性给出了几种曲线变化对应的常见故障类型。此外，针对海缆经常遭受的振动信号如海底洋流、波浪、海缆悬空以及人为敲击等，国内也有研究组利用DAS对其进行了监测，取得一定成效。但上述工作均没有有效解决海缆面对的最主要威胁——锚
害问题，也因此限制了分布式光纤传感技术在海缆领域的大规模应用。
[0011]综上所述，现有技术的缺点：
[0012]1.BOTDR/A需要采用微波调制、解调技术，后端处理的数据量庞大，算法复杂，因此单次测量响应速度较慢，通常在分钟级，且会随着探测距离、探测精度的提高而不断延长。而船只从抛锚、拖拽到最终发生严重锚害事故所需时间通常也在分钟级，这就导致BOTDR/A对锚害事件无法及时响应，应用效果不佳。
[0013]2.DAS采用单脉冲背向散射光探测，探测器接收到的光功率十分微弱，且海缆铠装、绝缘、油膏等结构会进一步降低光纤对外部环境的振动灵敏度，因此对微弱声学振动信号的感知能力受限。此外DAS采用的脉冲调制决定了其对事件的响应带宽在光域就会受到限制，且响应带宽会随着探测距离的延长而线性下降(理论极限为1.25kHz@40km，实际使用时探测的振动信号频率通常在100Hz以下)，不适合监测具备高频特征分量的事件，而当前已有文献表明海缆锚害产生的振动信号中含有1kHz左右的特征频率。
[0014]3.不论是BOTDR/A还是DAS，它们对光电器件的线宽、带宽、存储容量、运算速度等性能要求都比较高，导致样机成本高，不易推广使用。

技术实现思路

[0015]本专利技术提供了一种海缆锚害监测的方法、装置、电子设备及存储介质，以解决现有技术中的上述任一技术问题。
[0016]第一方面，本申请提供了一种海缆锚害监测的方法，海缆中的光纤搭建为对称式MZI结构，所述方法包括：
[0017]获取振动事件产生的第一振动信号和第二振动信号，所述第一振动信号和所述第二振动信号为相似信号；
[0018]确定所述第一振动信号和所述第二振动信号的时间差；
[0019]基于所述时间差，若确定所述振动事件发生在海上，则根据所述第一振动信号的频率、所述第二振动信号的频率，及预设频率阈值，确定所述振动事件是否是疑似锚害事件。
[0020]在一个可能的实施方式中，所述方法还包括：
[0021]基于所述时间差，若确定所述振动事件发生在陆地，则将所述第一振动信号和所述第二振动信号滤除。
[0022]在一个可能的实施方式中，基于所述时间差，确定所述振动事件是否发生在海上，包括：
[0023]基于所述时间差，确定所述振动事件发生的位置；
[0024]根据所述振动事件发生的位置，确定所述振动事件是否发生在海上。
[0025]在一个可能的实施方式中，根据所述第一振动信号的频率、所述第二振动信号的频率，及预设频率阈值，确定所述振动事件是否为疑似锚害事件，包括：
[0026]若所述第一振动信号的频率和所述第二振动信号的频率均大于所述预设频率阈值，则确定所述振动事件是疑似锚害事件。
[0027]在一个可能的实施方式中，所述方法还包括：
[0028]若确定所述振动事件发生在海上，且所述第一振动信号的频率和所述第二振动信
号的频率均不大于预设频率阈值，则确定所述第一振动信号和所述第二振动信号是海底干扰信号，并滤除所述海底干扰信号。
[0029]第二方面，本专利技术还提供了一种海缆锚害监测的装置，海缆中的光纤搭建为对称式MZI结构，所述装置包括：
[0030]获取模块，用于获取振动事件产生的第一振动信号和第二振动信号，所述第一振动信号和所述第二振动信号为相似信号；
[0031]第一处理模块，用于确定所述第一振动信号和所述第二振动信号的时间差；
[0032]第二处理模块，用于基于所述时间差，若确定所述振动事件发生在海上，则根据所述第一振动信号的频率、所述第二振动信号的频率，及预设频率阈值，确定所述振动事件是否是疑似锚害事件。
[0033]在一个可能的实施方式中，所述装置还包括第三处理模块，用于基于所述时间差，若确定所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海缆锚害监测的方法，其特征在于，海缆中的光纤搭建为对称式MZI结构，所述方法包括：获取振动事件产生的第一振动信号和第二振动信号，所述第一振动信号和所述第二振动信号为相似信号；确定所述第一振动信号和所述第二振动信号的时间差；基于所述时间差，若确定所述振动事件发生在海上，则根据所述第一振动信号的频率、所述第二振动信号的频率，及预设频率阈值，确定所述振动事件是否是疑似锚害事件。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：基于所述时间差，若确定所述振动事件发生在陆地，则将所述第一振动信号和所述第二振动信号滤除。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在在于，基于所述时间差，确定所述振动事件是否发生在海上，包括：基于所述时间差，确定所述振动事件发生的位置；根据所述振动事件发生的位置，确定所述振动事件是否发生在海上。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述第一振动信号的频率、所述第二振动信号的频率，及预设频率阈值，确定所述振动事件是否为疑似锚害事件，包括：若所述第一振动信号的频率和所述第二振动信号的频率均大于所述预设频率阈值，则确定所述振动事件是疑似锚害事件。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：若确定所述振动事件发生在海上，且所述第一振动信号的频率和所述第二振动信号的频率均不大于所述预设频率阈值，则确定所述第一振动信号和所述第二振动信号是海底干扰信号，并滤除所述海底干扰信号。6.一种海缆锚害监测的装置，其特征在于，海缆中的光纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：张梓平，梁云，俞恩科，陈硕，郑新龙，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司舟山供电公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：